铁皮石斛CLE基因家族鉴定与功能分析

CLE多肽是一类小分子分泌蛋白,参与植物的生长发育和细胞间通讯,在维持干细胞的增殖与分化中发挥关键调控作用。为研究兰科药用植物铁皮石斛(Dendrobium officinale Kimura et Migo)中CLE基因家族成员的功能,从铁皮石斛叶、根、茎、花苞、果实的组织中提取RNA,反转录成cDNA,通过半定量PCR检测CLE家族基因成员在各组织中的表达情况。结果表明:在铁皮石斛基因组中鉴定出17个CLE成员,它们均拥有保守的12氨基酸CLE基序。半定量RT-PCR结果表明,CLE基因家族成员在根、茎、叶、花、果实中展示不同的组织表达谱,尤其是CLE 19635在花苞和果实中特异性表达,CLE 22175在果实中特异性表达。用体外合成的CLE多肽处理拟南芥,结果显示,CLE合成肽参与拟南芥根的发育,其中,CLE05351对根生长有促进作用,CLE18468对根影响不明显,其他CLE多肽均对根的生长有抑制作用。mPS-PI染色并未发现根尖分生组织结构模式受到CLE合成肽的影响。此外,CLE 02038过表达的拟南芥T 2代纯合系具有短根表型,与CLE合成肽处理结果一致。研究结果为进一步挖掘CLE家族在铁皮石斛附生根中的作用及其信号调控网络奠定了基础,并为铁皮石斛理想根系的育种提供了潜在靶基因。

陆地棉CLE基因家族的鉴定及GhCLE13参与调控棉花抗旱性的功能分析

CLAVATA3/Embryo surrounding region-related(CLE)小肽家族是植物中最大的小肽激素家族,在植物中广泛存在,且参与植物多个重要的生命活动。本研究对陆地棉CLE基因家族进行了鉴定,并对GhCLE基因家族成员进行基因结构、启动子顺式作用元件、蛋白质理化性质、系统发育的分析;通过RNA-seq数据构建了GhCLE基因家族成员在陆地棉各组织的表达谱及干旱处理下的表达模式,并筛选在棉花根系特异表达且受干旱诱导的CLE基因;最后通过VIGS技术对筛选出的GhCLE基因进行了抗旱功能的验证。结果显示,在陆地棉全基因组共鉴定出40个GhCLE基因,GhCLE基因结构较为简单,32个GhCLE基因没有内含子,所有基因编码的蛋白序列均包含12 aa的CLE结构域;GhCLE基因启动子区域包含多种光诱导响应、胁迫响应、激素响应和发育相关的顺式作用元件;GhCLE基因在陆地棉多个组织均有表达,筛选出了1个根系特异表达且受干旱诱导的GhCLE13-D-2基因。通过VIGS技术和MDA含量的测定和比较验证了GhCLE13-D-2基因提高棉花的抗旱性的功能。本研究为CLE小肽在植物抗逆方面的深入研究以及棉花种质创新提供了新的理论依据。